Creación de nuevos tamices moleculares

Los investigadores elaboran marcos orgánicos que podrían eliminar los residuos de antibióticos del agua

11.06.2019

Illustration by Joy Smoker

Los tamices moleculares son útiles en muchos procesos industriales, especialmente en los sectores químico y energético.

Un equipo internacional de investigadores sintetizó recientemente estructuras orgánicas covalentes a base de poliariéster, el material poroso cristalino más estable registrado. El equipo, que incluye a Yushan Yan de la Universidad de Delaware y Qianrong (Frank) Fang de la Universidad de Jilin, ex investigador postdoctoral de Yan en la UD, describió sus resultados en la revista científica internacional Nature Chemistry.

Algunos materiales actúan como tamices y dejan que las moléculas pasen a través de sus poros. Estos materiales, conocidos como tamices moleculares, son útiles en muchos procesos industriales, especialmente en los sectores químico y energético. Podrían utilizarse para eliminar los contaminantes del agua. También han recibido atención para aplicaciones potenciales en el sector aeroespacial, transporte ferroviario, fabricación de automóviles y más, pero hasta ahora, sus aplicaciones se han visto limitadas por su inestabilidad en condiciones extremas.

Yan, el distinguido profesor de ingeniería del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular, ha investigado materiales porosos cristalinos como la zeolita desde su investigación doctoral a principios de la década de 1990. Ganó el Premio Donald Breck, el más alto premio de la Asociación Internacional de Zeolita en 2010 por su trabajo en película delgada de zeolita. Cuando Fang se unió a su grupo en 2009, la pareja comenzó a explorar una clase emergente de materiales porosos cristalinos llamados estructuras orgánicas covalentes, que están unidas por enlaces covalentes, que son muy prometedoras, pero que a veces están limitadas por los productos químicos disponibles y su inestabilidad en condiciones difíciles, como ácidos y bases fuertes.

Yan y Fang fueron los primeros en crear estructuras orgánicas covalentes utilizando un enlace estable de carbono-nitrógeno (imide) y lo han hecho desde entonces, primero en UD y luego en la Universidad de Jilin, después de que Fang dejara UD para tomar una posición prestigiosa en la facultad en China, trabajando para desarrollar estructuras orgánicas covalentes basadas en enlaces de carbono-oxígeno. Ellos anticiparon que estos materiales serían estables, si tan sólo pudieran fabricarlos.

Para ello, fabricaron estructuras de poliéster, un plástico de ingeniería altamente estable. Al diseñar cuidadosamente los esqueletos en base a nuevas uniones estables, crearon un material que era más estable que cualquier otro de su tipo.

"Una vez que se tiene el enlace carbono-oxígeno, este material poroso es estable en ácidos fuertes, bases fuertes y oxidantes fuertes", dijo Yan. Las estructuras también son estables hasta 400 grados centígrados. "Entre los materiales cristalinos porosos, orgánicos o inorgánicos, éste es el más estable."

Para el siguiente paso, el equipo de investigación elaboró marcos orgánicos covalentes basados en poliariéteres que podían cribar residuos de antibióticos del agua en un pH que oscilaba entre 1 y 13.

En el documento, el grupo de investigación concluyó: "Estos COFs estables[estructuras covalentes-orgánicas] son una plataforma perfecta para la preparación de materiales funcionales que pueden ser utilizados en ambientes químicos extremos".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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